Nature Plants | 利用新一代单细胞测序技术分析根韧皮部细胞图谱，揭示了初生韧皮部邻近细胞中常见的转录模式

在植物中，器官起源于胚胎后的分生组织，并由单个固定细胞类型产生的移动信号和位置信息组成。确定细胞类型特异性的转录程序是了解和指导植物发育的位置线索的关键。然而，尽管韧皮部和径向生长预模式在维管植物中很重要，但韧皮部基因的表达尚未得到很好的阐明。

2022年8月4日， Nature Plants杂志在线发表了英国剑桥大学塞恩斯伯里实验室的一篇题为“A root phloem pole cell atlas reveals common transcriptional states in protophloem-adjacent cells”的研究论文。该研究使用第二代单细胞测序方法，用特定标记放大根转录本分类，强调了原韧皮部筛元素 (PSE) 相邻的发育轨迹和基因调控网络之间的相似性。与 PSE 去核相关的谱系，这是韧皮部生物学中的一个关键事件。作为早期 PSE 相邻谱系的一个标志，并鉴定出了一组与单指 (DOF) 转录因子结合的 DNA，即 PINEAPPLEs(PAPL)，它们作用于韧皮部早期DOF (PEAR)基因的下游 ，对于保证在向自养过渡的过程中提供适当的根系营养非常重要。

在根发育过程中，韧皮部一词通常用作原韧皮部筛子 (PSE) 的同义词，这种细胞类型经历了独特的分化过程，专门负责将汁液从源光合器官运输到远处的水槽组织。这种简化可能是我们对 PSE 规范和差异化的广泛了解的结果。然而，在拟南芥初生根中，韧皮部由属于四种不同细胞类型的六个细胞组成：中央 PSE 两侧有两个位于外侧的韧皮极周环 (PPP) 细胞和一个位于外侧的韧皮部筛子 (MSE) 细胞，并且内部两个 SE 细胞都与两个横向伴侣细胞（CC）直接接触。

韧皮部细胞图谱可以全面了解韧皮部。虽然 PPP 和 CC 有特定的基因，但这些细胞类型共享其发育轨迹的第一阶段。轨迹分析还揭示了 CC 和早期 MSE 之间的联系，为 MSE 发展的早期阶段提供了新的见解。

PSE 分化涉及去核并依赖相邻细胞生存。以 APL 表达式为标准，作者在图集中绘制了去核点。虽然 PSE 在与非特化细胞相邻的分生组织中组织韧皮部，但 PSE 去核标志着相邻细胞的细胞分化开始，并在 PSE 周围谱系中开启了类似的基因调控网络，正如许多基因显示的环状模式所证明的那样PSE 去核。

周轮组织存在于根和茎中，但不存在于叶中，韧皮薄壁组织细胞存在于气生组织和根次生韧皮部，但不存在于初生根中。尽管是具有不同来源的不同细胞类型，但韧皮薄壁组织和成熟周环之间的转录重叠是位置信息对植物细胞功能重要性的另一个指示，加强了 PSE 作为韧皮组织组织者的作用。这些数据还表明，实质细胞在不同器官之间具有相似性，并强调了它们与韧皮部的相关性。

通过基因调控网络分析验证了不同细胞类型之间的共性，并且报告线证实了 PSE 周围所有细胞中环状表达模式的相关性。PAPL 基因调节叶源器官之间的营养分配，当胚胎储备稀少时，幼苗的根部下沉。

综上所述，该项研究数据不仅为韧皮部提供了一个较为完整的整体视图，还表明韧皮部是根发育过程中一个非常重要的功能单元。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41477-022-01178-y

转自：植物生物技术Pbj

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